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33言情 > 都市 > 穹顶天魂的新书 > 第229章 蛮星之主一
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v · v = v12 + v22 + v32 = ||v||2

因此,我们可以通过取平方根来得到模。

在更一般的内积空间中,向量的模可以通过内积来定义。给定向量 v,其模定义为:

||v|| = √?v, v?

这里,?v, v? 表示向量 v 与其自身的内积。这个定义保证了模是非负的实数,并且当且仅当向量为零向量时,模等于零。

模的概念在数学和物理学中非常重要,因为它与向量的几何属性密切相关,比如距离、大小和方向。在物理学中,向量的模经常用来表示物理量的大小,例如力的大小、速度的大小等。在数学中,模的概念也被推广到了更一般的抽象空间,如赋范空间和巴拿赫空间,成为分析和几何中的基本概念之一。

? 在普通的(3D)空间中,向量只是箭头。它们指向一个方向并具有长度,我们称之为大小。分量是指向上或向下、向左或向右等方向的分量。

内积只是一个规则,或一个映射,用来将两个向量映射到一个数字。通过方程 14,规则是取每个方向(x,y,z)的分量,将这些分量相乘并求和。

现在将其与方程 12 中卷积的定义比较,我们可以看到卷积所做的事情相同,只是使用的是函数:我们在每个点乘以两个函数并求和。更一般地,我们定义函数 f 和 h 之间的内积:

方程 15:

在函数空间中,两个函数 f(x) 和 h(x) 之间的内积通常定义为一个积分,这个积分依赖于具体的内积空间和所考虑的函数类型。在许多情况下,特别是在实数域上的函数空间,内积可以定义为两个函数的乘积在某个区间上的积分,再加上可能的权重函数。

一个典型的例子是在实数域上的 L2 空间,其中函数 f(x) 和 h(x) 的内积定义为:

?f, h? = ∫[a, b] f(x) * h(x) dx

这里,a 和 b 是积分的上下限,dx 表示对 x 的微分,积分区间 [a, b] 是定义内积的区间。这个内积满足内积空间的公理,包括对称性、线性性和正定性。

如果考虑的是带有权重 w(x) 的函数空间,那么内积的定义会包含这个权重函数:

?f, h? = ∫[a, b] f(x) * h(x) * w(x) dx

权重函数 w(x) 可以是任何非负的可积函数,它在积分中起到调整不同部分重要性的作用。例如,在概率论中,权重函数可能代表概率密度函数,而在其他应用中,它可能有不同的解释。

需要注意的是,内积的定义不是唯一的,它可以依赖于特定的应用和所考虑的函数空间。在某些情况下,内积可能还包括复共轭,尤其是在处理复数域上的函数空间时。例如,在复数域上的 L2 空间,内积定义为:

?f, h? = ∫[a, b] f(x) * conj(h(x)) dx

这里,conj(h(x)) 表示 h(x) 的复共轭。

总结来说,函数 f 和 h 之间的内积通常通过积分来定义,具体形式取决于所考虑的函数空间和应用背景。在实数或复数域上,内积可能包括函数乘积的积分,有时还会加上权重函数或复共轭。若是区间在[-∞,∞]之间,则

卷积实际上只是函数向量空间中的内积,其中一个函数按我们选择的量进行了移位。或者你可以这样说,卷积代表了与一些函数集相关的一组内积,这些函数通过移位函数参数联系起来。

现在在普通的 3D 空间中,我们可以将任何向量表示为三个单位向量(每个方向长度为 1 的向量)的和,其中每个方向是一个维度。我们说这些向量跨越了整个向量空间,这意味着我们可以写出任何向量:

方程 16:

V=Vx*X+Vy*Y+Vz*Z

x 帽是 x 方向的单位向量。其他方向也是如此。

我们可以将分量 v_x, v_y, v_z 定义为与单位向量进行点积的结果:

<X*V>=X*V=Vx

那么函数的“分量”的等价物是什么呢?查看方程 15 中内积的定义,这个分量就是f(x)或者函数在x点的值。

这就是函数向量空间和普通三维空间的巨大区别。如果我们考虑的是为所有实数x定义的函数,这意味着向量或函数,有无穷多个分量。换句话说,函数向量空间有无限维。

这确实引入了一些复杂性(例如,随着 x -> 无限大,内积 15 可能会增长到无限大),我们现在将忽略这些细节,假设函数都表现良好。

有了这种对 f(x) 的理解,让我们重新写筛选性质

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